Esclerosis múltiple: cambios ultraestructurales en el tejido cerebral promueven procesos inflamatorios

Son las 7 de la mañana, suena el despertador: abres los ojos, balanceas las piernas fuera de la cama, das una charla en el trabajo, juegas un partido de tenis por la noche. Miles de millones de células nerviosas que componen la materia gris de nuestro cerebro nos permiten realizar estas diferentes tareas. Están interconectados millones de veces por fibras nerviosas que corren más profundamente en el cerebro, llamadas axones. Muchos de estos axones están envueltos por una «cinta aislante» celular.

La cubierta aislante está hecha de mielina, una sustancia rica en lípidos que recubre los axones en hasta 150 capas. Juntos, los axones y la mielina forman lo que se conoce como materia blanca. A intervalos regulares, las vainas de mielina tienen un pequeño espacio llamado nódulo de Ranvier. Cuando una señal se transmite de una célula a otra por medio de un impulso nervioso eléctrico, literalmente salta de un nodo al siguiente. Esto acelera la comunicación en los axones mielinizados 100 veces.

La materia blanca, sin embargo, es más que una «colección de cables» bien ordenada y óptimamente aislada. Ayuda con varios procesos diferentes en el cerebro, como el aprendizaje, la memoria o las habilidades sociales. Si este tejido se daña, se pueden desarrollar enfermedades como la EM. En la EM, que afecta hasta a 280 000 personas solo en Alemania, la capa de mielina alrededor de los axones se daña o se destruye. Estas lesiones, combinadas con reacciones inflamatorias, pueden detectarse mediante técnicas de imagen.

Sin embargo, los científicos todavía saben poco acerca de cómo los cambios en los axones y la mielina a nivel subcelular se relacionan con los procesos inflamatorios. Investigadores dirigidos por Wiebke Möbius en el Instituto Max Planck (MPI) de Ciencias Multidisciplinarias en Göttingen e Inge Huitinga en el Instituto Holandés de Neurociencias en Amsterdam (Países Bajos) ahora han descubierto que la estructura fina, llamada ultraestructura, de la materia blanca aparentemente normal. en pacientes con EM ya está alterada, antes de que aparezcan los primeros focos de inflamación. Su investigación se publica en la revista Anales de neurología.

Calidad de las muestras de mielina decisiva

«Las áreas que pueden ser críticas para la enfermedad de EM solo pueden estudiarse a nivel ultraestructural usando microscopía electrónica», dice Möbius. Sin embargo, agrega, las estructuras de los tejidos a menudo se dañan en los métodos de preparación convencionales debido a la fijación química y la incrustación.

«Esto es especialmente cierto para la mielina sensible. El gran desafío para nosotros, por lo tanto, era preservar las estructuras en la muestra de tejido mejor que antes. Para hacer esto, optimizamos el método de fijación de las muestras en particular», explica el jefe. de la Facilidad de Microscopía Electrónica del Campus Ciudad del MPI.

Para sus experimentos, los científicos utilizaron muestras de tejido del Banco de Cerebros de los Países Bajos. Estos procedían de pacientes con esclerosis múltiple que habían accedido durante su vida a donar sus cerebros post-mortem para investigación y registros médicos.

Como mostró el equipo, en la sustancia blanca de aspecto normal de los pacientes con EM, las vainas de mielina están visiblemente alteradas y la mielina es menos compacta. Los nodos de Ranvier también están desorganizados. Además de estos cambios estructurales, los investigadores encontraron marcadores celulares de inflamación en el tejido aparentemente normal: linfocitos T y células inmunes activadas del cerebro llamadas células microgliales.

Por último, pero no menos importante, la densidad de las mitocondrias, los generadores de energía de la célula, aumentó notablemente en los procesos de las células nerviosas, lo que sugiere que la comunicación entre las células nerviosas requiere más energía que en las personas sanas. Aletta van den Bosch, del grupo holandés, explica: «Las mitocondrias no solo producen energía vital, sino también muchos subproductos, como los radicales de oxígeno. Sospechamos que estos pueden aumentar el daño de la mielina».

Möbius agrega: «Podemos ver claramente que en la EM, los cambios ultraestructurales en la sustancia blanca están relacionados con la inflamación crónica en el cerebro. Ambas anomalías patológicas podrían contribuir a la progresión de la enfermedad. El hecho de que ahora se pueda preservar la ultraestructura de la mielina en tal calidad para estudios bajo el microscopio electrónico, con suerte, proporcionará nuevos conocimientos».